天津理工大学课程设计范文

年4月19日天津理工大学课程设计文档仅供参考天津理工大学机械设计基础课程设计设计题目：带式输送机传动装置学院：机械工程学院班级：级机电一班姓名：学号：指导老师：一设计目的……………………二设计题目……………………三传动装置简图………………四原始数据……………………五技术条件……………………六设计计算步骤………………1.选择电动机…………2.分配各级传动比……3.计算各轴的N，P，T………………4.V带传动的计算……5.齿轮传动的设计和计算……………6.验算系统速度误差…………………7.轴的设计和计算……8.滚动轴承的选择和计算……………9.键连接的选择和计算………………10.联轴器的选择和计算……………11.润滑方式的选择和计算…………12.减速器的密封……七设计总结……………………八参考资料……………………一设计目的：1综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（设计计算、绘图、使用技术资料）。二设计题目：带式输送机传动装置三传动装置简图四原始数据已知Ⅱ输送带拉力F（N）输送带速度v（m/s）卷筒直径D（mm）五技术条件工作有轻微振动，空载起动，工作时经常满载，单向运转。单班制工作，减速器使用寿命为5年，小批量生产。输送带速度误差为±5%。起动载荷/名义载荷为1.5倍。项目设计计算及说明计算结果选择电动机电动机转速选定电动机2.分配各级传动比电动机功率计算P工作机效率Pw=FV/1000=/1000=kw查手册：卷筒轴承效率：η卷筒轴承=卷筒效率：η卷筒=低速级联轴器效率：η联轴器=Ⅲ轴轴承效率：η轴承=低速级齿轮啮和效率：η齿轮=Ⅱ轴轴承效率：η轴承=高速级齿轮啮和效率：η齿轮=Ⅰ轴轴承效率：η轴承=带传动效率：η带=传动装置的总效率:η总=η卷筒轴承*η卷筒*……*η带=（0.82~0.83）电动机需要功率：Pd=Pw/η总=1=kw工作机转速nw=V*60*1000/πD=r/min根据所需功率与转速选定电动机型号：Y数据如下：同步转速n;r/min满载转速nm;r/min额定功率P;kw轴的中心高;电动机轴经;最大转矩/额定转矩;取电动机转速为满载转速nm=r/mini总=nm/nw=i带=i减=i总/i带=i总=i带*i减=i带*i高*i低i高=1.3i低i减=1.3i低i高=i低=Pw=η总=Pd=kwnw=r/minn=r/minnm=r/minP=kwi高=i低=项目设计计算及说明计算结果计算各轴的N，P，T高速轴（I轴）中间轴（II轴）低速轴（III轴）滚筒轴（IV轴）电机轴（0轴）输入功率:P0=Pw/ŋ总=Pd=kw转速:n0=nm=r/min输入扭矩:T0=9550*P0/n0=9550*=Nm高速轴（I轴）输入功率:PI入=P0ŋ带==kw输出功率:PI出=PI入ŋ轴承=kw转速:n1=n0/i带=r/min输入扭矩:TI入=9550*PI入/n1=Nm输出扭矩:TI出=TI入ŋ轴承=Nm中间轴（II轴）输入功率:PII入=PI出ŋ齿轮=kw输出功率:PII出=PII入ŋ轴承=kw转速:n2=n1/i高=r/min输入扭矩:TII入=9550*PII入/n2=Nm输出扭矩:TII出=TII入ŋ轴承=Nm低速轴（III轴）输入功率:PIII入=PII出ŋ齿轮=kw输出功率:PIII出=PIII入ŋ轴承=kw转速:n3=n2/i低=r/min输入扭矩:TIII入=9550*PIII入/n3=9550*Nm输出扭矩:TIII出=TIII入ŋ轴承=Nm滚筒轴（IV轴）输入功率:PIV入=PIII出ŋ联轴器=kw输出功率:PIV出=PIV入ŋ轴承kw转速:n4=n3=r/min输入扭矩:TIV入=9550*PIV入/n4=Nm输出扭矩:TIV出=TIV入ŋ轴承=Nm将以上数据整理后列入下表P0=kwn0=r/minT0=NmPI入=kwPI出=kwn1=r/minTI入=NmTI出=NmPII入=kwPII出=kwn2=r/minTII入=NmTII出=NmPIII入=kwPIII出=kwn3=r/minTIII入=NmTIII出=NmPIV入=kwPIV出=kwn4=r/minTIV入=NmTIV出=Nm项目设计计算及说明计算结果V带传动的计算计算功率Pc选带型号验算带速求Ld和中心距a轴号功率Pkw扭矩TNm转速nr/min传动比i电动机轴i=I轴i12=5I23=3I34=1II轴III轴IV轴主动轮的转速n0=nm=r/min从动轮的转速n1=r/min传递的功率Pd=kw根据工作条件单班制工作每天工作8小时查表13-8得KA=1.1Pc=KA*Pd=kw根据Pc=kwn0=r/min查图13-15选型带查表13-9d1=,取d1=mm取ε=0.01d2=n1d1(1-ε)/n2=mm查表13-9取d2=mmV=πd1n1/60*1000=m/s带速在5~25m/s范围内，合适初选中心距a0=1.5(d1+d2)=)=mm取a0=mm符合0.7*(d1+d2)<ao<2(d1+d2)L0=2a0+π/2(d1+d2)+(d1-d2)²/4a0==mm查表13-2取Ld=mmKl=实际中心距a=a0+(Ld－L0)/2=(mma=mmPc=kwd1=mmd2=mmV=m/sLd=mma=mm项目设计计算及说明计算结果验算小带轮的包角α求带根数求作用在轴上的压力齿轮传动的设计和计算高速级齿轮传动的设计计算确定许用应力验算小带轮的包角αα1≈180°－57.3°（d2－d1）/a=≥120°合适求带的根数zn0=r/mind1=mm查表13-3P0=kw传动比i=d2/d1(1-ε)=查表13-5得∆Po=kwα1=°查表13-7Kα=查表13-2KL=求带根数Z=Pc/（Po+∆Po）KαKL=Z取5根求作用在带轮上的压力查表13-1得q=kg/mFo=500*Pc(2.5/Kα-1)/zv+qv2=N作用在轴上的压力FQ=2zFosinα1=N已知：TI出=Nmn1=r/mini高=选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8初选β=15°按闭式软齿面传动设计计算查表11-5取SH=1.0SF=1.25小齿轮σHim=MPaσFE=Pa大齿轮σHim=MPaσFE=Pa[σH1]=σHim/SH=MPa[σF1]=σF1/SH=MPa[σH2]=σHim/SH=MPa[σF2]=σF2/SH=MPaα1=°Z=FQ=N[σH1]=MPa[σF1]=MPa[σH2]=MPa[σF2]=MPa项目设计计算及说明计算结果按齿面接触强度设计验算齿轮的弯曲强度齿轮圆周速度查表得ZE=u=ZH=K=1.1Zβ=√cosβ=0.983φd=0.8初算小齿轮直径=30.02mm初估小齿轮齿数取Z1=25Z2=i*Z1=i实=误差=i实-i/i=%<5%端面模数mt=d1/Z1==法面模数mn=mtcosβ=1.198取1.5中心距a=mn(Z1+Z2)/2cosβ=118.8a取120确定β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″分度圆直径d1=mnZ1/cosβ=1.5x25/0.9563=mmd2=mnZ2/cosβ=1.5x128/0.9563=200.77mmb=φdxd1==b2=b1=计算齿形系数Zv1=Z1/cos²β=Zv2=Z2/cos²β查图11-811-9Ysa1=YFa2=Ysa1=YFa2=σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1]σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2]校核结果安全齿轮圆周速度V=πd1n1/60x1000=m/sZE=K=1ZH=Zβ=0.983φd=0.8d1=mmZ1Z2=i实=mt=mn=a=mmβ=°′″d1=mmd2=mmb1=b2=Zv1=Zv2Ysa1=YFa2=Ysa1=YFa2=校核结果安全项目设计计算及说明计算结果高速级主要尺寸参数（二）低速级齿轮传动的设计计算确定许用应力按齿面接触强度设计高速级主要尺寸参数d1=mmd2=mmha=mn=mmhf=1.25mn=mmh=ha+hf=mmc=hf-ha=mmda1=d1+2ha=mmda2=d2+2ha=mmdf1=d1-2hf=mmdf2=d2-2hf=mm已知：T出=Nmn1=r/mini低=选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8初选β=15°按闭式软齿面传动设计计算查表11-5取SH=1.0SF=1.25小齿轮σHim=MPaσFE=Pa大齿轮σHim=MPaσFE=Pa[σH1]=σHim/SH=MPa[σF1]=σF1/SH=MPa[σH2]=σHim/SH=MPa[σF2]=σF2/SH=MPa查表得ZE=188u=53.93ZH=K=1.1Zβ=√cosβ=0.983初算小齿轮直径=mmZE=188K=1.1ZH=Zβ=0.983φd=0.8d1=mm项目设计计算及说明计算结果验算齿轮的弯曲强度齿轮圆周速度低速级主要尺寸参数初估小齿轮齿数取Z3=Z4=i*Z1=i实=118/30=3误差=i实-i/i=%<5%端面模数mt=d1/Z1=法面模数mn=mtcosβ=mn取中心距a=mn(Z3+Z4)/2cosβ=a取mm确定β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″分度圆直径d3=mnZ3/cosβ==mmd4=mnZ4/cosβ=mmb=φdxd3=b4=mmb3=mm计算齿形系数Zv1=Z1/cos²β=Zv2=Z2/cos²β=查图11-811-9Ysa1=YFa2=Ysa1=YFa2=σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1]σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2]校核结果安全齿轮圆周速度V=πd1n1/60x1000=m/s低速级主要尺寸系数d3=mmd2=mmha=mn=mmhf=1.25mn=mmh=ha+hf=4mmc=hf-ha=mmda1=d1+2ha=mmda2=d2+2ha=mmdf1=d1-2hf=mmdf2=d2-2hf=mmZ3=Z4=i实=mt=mn=a=mmβ=°′″d3=mmd4=mmb3=mmb4=mmZv1Zv2=Ysa1=YFa2=Ysa1=YFa2=校核结果安全V=m/s项目设计计算及说明计算结果检查浸油深度6.验算系统速度误差7轴的设计和计算初估轴的最小最小直径当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一由于工作机的转速n4=n3=r/minVw=πn3D/60x1000=m/s误差=V-Vw/V=0%<5%因此系统速度误差合适考虑到键槽对轴的削弱作用当该轴有一个键槽时，d值增大5%有两个键槽时d值增大8%高速级IdI≥mm有一个键槽dI≥mm取dI=mm中间轴IIdII≥mm有一个键槽dI≥(1+0.05)xmm取dII=mm系统速度误差合适dI=mmdII=mm项目设计计算及说明计算结果中间轴的结构设计低速级IIIdIII≥mm有二个键槽dI≥(1+0.08)xmm取dIII=mm传递轴IVdIV=mmdIV取mm初选轴承（使用深沟球轴承）轴承620d=mmD=mmB=mm轴的相关数据轴全长L=内壁厚l=壁厚S=箱体壁δ=受力中心计算L1=L2=L3=L1+L2+L3=dIII=mmdIV=mmL=l=S=δ=L1=L2=L3=项目设计计算及说明计算结果中间轴的校核确定齿轮旋向计算齿轮2,3所受各力的大小求轴承的支反力并画出弯矩图水平面上支反力H垂直面上支反力V根据设计要求，中间轴上的齿轮2,3的轴向力应该相反，因此规定Fa2和Fa3相向，经过主动轮即高速轴的转向和轴向力方向，判断1轮为右旋，2轮为左旋，3轮为左旋，4为右旋齿轮2所受各力的大小TII入=d2=取``αn=20°β=°′″tan20°=0.3640圆周力Ft2=2TII入/d2=径向力Fr2=Ft2*tanαn/cosβ=轴向力Fa2=Ft2*tanβ=齿轮3所受各力的大小TIII入=d3=取``αn=20°β=°′″tan20°=0.3640圆周力Ft3=2TII入/d3=径向力Fr3=Ft3*tanαn/cosβ=轴向力Fa3=Ft3*tanβ=轴的受力简图如a水平面上的受力简图如b对右侧支点取力矩为0M右=0R1H(L1+L2+L3)+Fr3(L2+L3)-Fr2L3-Fa3*d3/2-Fa2*d2/2=0因此R1H=R2H=Fr2-R1H-Fr3=注结果所带负号表示力的方向与受力图所示的方向相反垂直面上支反力V垂直面受力图如图d对右侧取力矩为0M右=0R1V(L1+L2+L3)+Ft3(L2+L3)-Ft2L3=0R1V=R2V=-R1V+Ft3+Ft2=1，4轮为右旋，2，3轮为左旋Ft2=Fr2=Fa2=Ft3=Fr3=Fa3=R1H=R2H=R1V=R2V=-项目设计计算及说明计算结果总支反力求弯矩图水平面内弯矩图垂直面内弯矩图合成弯矩求当量弯矩MeR1=√（R1H²+R1V²）=R2=√（R2H²+R2V²）=A左侧有MAH左=R1H*L1=A右侧有MAH右=R1H*L1-Fa3*d2/2=B右侧有MBH右=R2H*L3=B左侧有MBH左=R2H*L+Fa2*d2/2=水平面的弯矩图见图c根据受力关系可知MAV左=MAV右=MAVMBV左=MBV右=MBVMAV=R1V*L1=MBV=R2V*L3=垂直面的弯矩图见图eMA合左=√（MAH左²+MAV²）=MA合右=√（MAH右²+MAV²）=MB合右=√（MBH右²+MBV²）=MB合左=√（MBH左²+MBV²）=合成弯矩图见图f根据中间轴的载荷特点，取系数α=0.6扭矩T=TII=扭矩合成得当量弯矩MeMeA左=√（MA合左²+0）=MeA右=√（MA合右²+αT）=MeB左=√（MB合左²+αT）=MeB右=√（MB合右²+0）=当量弯矩图见图h，扭矩图见图gR1=R2=MAH左=MAH右=MBH右=MBH左=MAV=MBV=MA合左=MA合右=MB合右=MB合左=MeA左=MeA右=MeB左=MeB右=项目设计计算及说明计算结果计算危险截面处的直径由当量弯矩图知轴的危险截面位于A处轴的材料选用45钢调制处理查手册知σB=[σ-16]=Memax=因此d≥=考虑到键槽的削弱作用d≥（1+0.05）x=已知初估轴为30mm,因此符合要求d≥因此合适项目设计计算及说明计算结果a中间轴的受力图b水平面受力简图Hc水平面弯矩图MHd垂直面受力简图Ve垂直面弯矩图MVf合成弯矩图M合g扭矩图Th当量弯矩图Me项目设计计算及说明计算结果滚动轴承的选择和计算选择轴承轴承校核根据设计要求的需要，轴承选用6类轴承，即深沟球轴承I轴根据带轮处的轴的直径为d=mm为轴的最小直径选取I轴轴承为深沟球轴承62轴承的相关数据为d=D=B=合成支反力Fr1=R1=NFr2=R2=N查手册知Cor=Cr=轴的轴向力FAFA=Fa1=Fa/Cor=查手册知e=X=Y=FA/Fr1=FA/Fr2=求当量动载荷PP1=XFr1+YFa1=P1=XFr1+YFa1=P=max{P1,P2}=查手册取载荷系数fp=温度系数ft=根据选用深沟球轴承知ε=3使用寿命Lh=5x365x8=14600hnI=C=<Cr寿命符合要求即选用62合适I轴620Fr1=NFr2=NFA=e=X=Y=Pmax=Lh=C=<Cr项目设计计算及说明计算结果选择轴承轴承校核II轴根据带轮处的轴的直径为d=mm为轴的最小直径选取I轴轴承为深沟球轴承62轴承的相关数据为d=D=B=合成支反力Fr1=R1=NFr2=R2=N查手册知Cor=Cr=轴的轴向力FAFA=Fa3-Fa2=Fa/Cor=查手册知e=X=Y=FA/Fr1=FA/Fr2=求当量动载荷PP1=XFr1+YFa1=P1=XFr1+YFa1=P=max{P1,P2}=查手册取载荷系数fp=温度系数ft=根据选用深沟球轴承知ε=3使用寿命Lh=5x365x8=14600hnII=C=<Cr寿命符合要求即选用62合适I轴620Fr1=NFr2=NFA=e=X=Y=Pmax=Lh=C=<Cr项目设计计算及说明计算结果选择轴承轴承校核III轴根据带轮处的轴的直径为d=mm为轴的最小直径选取I轴轴承为深沟球轴承62轴承的相关数据为d=D=B=合成支反力Fr1=R1=NFr2=R2=N查手册知Cor=Cr=轴的轴向力FAFA=Fa4=Fa/Cor=查手册知e=X=Y=FA/Fr1=FA/Fr2=求当量动载荷PP1=XFr1+YFa1=P1=XFr1+YFa1=P=max{P1,P2}=查手册取载荷系数fp=温度系数ft=根据选用深沟球轴承知ε=3使用寿命Lh=5x365x8=14600hnII=C=<Cr寿命符合要求即选用62合适III轴620Fr1=NFr2=NFA=e=X=Y=Pmax=Lh=C=<Cr项目设计计算及说明计算结果9.键连接的选择和计算键的选择I轴高速级小齿轮做成齿轮轴，I轴仅在轴与带轮配合处使用键材料型号dI=Ld=查手册bxh=L=II轴高速级大齿轮与II轴配合处使用键，低速级小齿轮做成齿轮轴材料型号dI=Ld=查手册bxh=L=III轴低速级大齿轮与III轴配合处，以及III轴与联轴器配合处均使用键大齿轮处材料型号dI=Ld=查手册bxh=L=联轴器处材料型号dI=Ld=查